Zawór bezpieczeństwa

Obliczenia doboru zaworu bezpieczeństwa dla kotłowni o mocy N = 200 [kW]
w kotłowni w budynku Ośrodka Kultury w Strzelinie (kocioł węglowy + wymienniki JAD)
dla układu z wymiennikiem pojemnościowym c.w.u. i uzupełnianiem zładu z instalacji wodociągowej.
Wymagana przepustowość zaworu bezpieczeństwa ze względu na :
1.1. - moc kotła :
N - największa trwała moc kotła
t - najwyższa temperatura wody wysokich parametrów
r - ciepło parowania przy ciśnieniu p =0,43[MPa]
p - ciśnienie początku otwarcia zaworu bezpieczeństwa
3600 × N  kg 
m1 =
 h 
r
m1 = 3600 * 200 / 2124,6 [kg/h]
m1 =
338,89
200,0 [kW]
100,0 [C]
2124,60 [kJ/kg]
0,3 [MPa]
[kg/h]
1.2. - przebicie wspólnej ścianki dla wymiennika c.w.u.
0,6 [MPa]
0,30 [MPa]
1,0 [mm]
2,0 [mm]
p1 - ciśnienie w przestrzeni grzanej
p2 - ciśnienie w przestrzeni grzejnej
dk - średnica przepływowa kryzy na przewodzie powrotnym c.o.
gk - grubość kryzy
tk - temperatura wody
γ1 - gęstość wody przepływającej przez kryzę ( w temperaturze tk = 95 [C] )
∆h - największa różnica ciśnień po obu stronach kryzy
C = 10,5 - 1,3 * ( 2 / 1 ) = 7,90
80,68
m2 =
[kg/h]
95,0 [C]
961,00 [kg/m3]
30,0 [mH2O]
1.3. - uzupełnianie stanu wody w instalacji grzewczej
 d2
m3 =    ×
  C


∆ h × γ


[kg / h]
C = 10,5 − 1,3 ×
gk
dk
1,0 [mm]
2,0 [mm]
dk - średnica przepływowa kryzy
gk - grubość kryzy
tk - temperatura wody w instalacji uzupełniania stanu wody
γ1 - gęstość wody przepływającej przez kryzę ( w temperaturze tk = 10 [C] )
∆h - największa różnica ciśnień po obu stronach kryzy
C = 10,5 - 1,3 * ( 2 / 1 ) = 7,90
80,68
m3 =
[kg/h]
10,0 [C]
999,60 [kg/m3]
30,0 [mH2O]
1.4. - łączna przepustowość zaworu bezpieczeństwa
m = m1 + m2 + m3+m4 = 338,89 + 80,68+80,68 [kg/h]
m=
500,25
[kg/h]
2. Obliczenie udziału pary w mieszance parowo-wodnej dopływającej do zaworu bezpieczeństwa
x2 =
i1 − i 2
r
i1 - entalpia wody dopływającej do zaworu bezp. o temp t = [C]
i2 - entalpia wody wypł. z zaw. bezp. przy nadciśnieniu p = 0,00 [MPa]
r - ciepło parowania przy ciśnieniu zrzutowym (wartość ABS) p =0,43[MPa]
i1 =
i2 =
r=
617,6 [kJ/kg]
417,5 [kJ/kg]
2124,6 [kJ/kg]
x2 = 0,094
x2 = ( 617,6 - 417,5 ) / 2124,6
3. Obliczenie przekroju kanału przepływowego w zaworze bezpieczeństwa :
Rozpatrując zastosowanie zaworu bezpieczeństwa typu :
o współczynnikach wypływu:
SYR 1915
dla d =
1. dla pary :
2. dla wody :
40
[mm]
α = 0,7
αc = 0,51
3.1. dla odprowadzenia pary
współczynniki poprawkowe dla pary wg
K1 = 0,530
x2 × m
Ap =
[mm 2 ]
10 × K1× K 2 × α × (p 2 + 0,1)
K2 = 1,0
Ap = ( 0,09418 * 500,25 ) / ( 10 * 0,53 * 1 * 0,7 * ( (0,43-0,1) + 0,1 )) [mm2]
Ap =
29,53
[mm2]
3.2. dla odprowadzenia wody
Aw =
(1 − x 2 ) × m
5,03 × α C × (p 2 − 0,00) × γ
[mm 2 ]
Aw = (( 1 - 0,09418 ) * 500,25 ) / ( 5,03 * 0,51 * ( ( 0,43 - 0,00 ) * 919,3 )^0,5 )
8,88
Aw =
[mm2]
[mm2]
3.3. wymagana łączna powierzchnia przekroju kanału przepływu zaworu bezpieczeństwa
A = Ap + Aw = 29,53 + 8,88 =
38,41
[mm2]
Dla zaworu SYR Dn40 średnica przelotu wynosi 35mm
Pole powierzchni przelotu =961,5 mm2
Zastosowano zawór typu SYR 1915, Dn40, d=35mm, ciśnienie początku otwarcia 0,3 MPa
Na przewodzie powrotnym z wymiennika cwu do kotła należy zainstalować kryzę fi14,0 mm, na przewodzie
zasilającym jest pompa z zaworem zwrotnym. Na przewodzie do napełniania zładu – kryza fi5,0mm